Arduino drons ar GPS: 16 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Mēs nolēmām izveidot Arduino vadītu un stabilizētu, ar pirmo iespējotu pirmās personas skatu (FPV) aprīkotu četrkodolu bezpilota lidaparātu ar atgriešanos mājās, doties uz koordināciju un GPS aizturēšanas funkcijām. Mēs naivi pieņēmām, ka esošo Arduino programmu un elektroiekārtu savienošana ar kvadraciklu bez GPS ar GPS pārraides sistēmas programmām būtu samērā vienkārša un ka mēs varētu ātri pāriet pie sarežģītākiem programmēšanas uzdevumiem. Tomēr bija jāmaina pārsteidzoši daudz, lai savienotu šos divus projektus, un tā rezultātā mēs izveidojām FPV kvadkopteri ar GPS atbalstu bez papildu funkcionalitātes.

Mēs esam iekļāvuši instrukcijas, kā atkārtot mūsu produktu, ja esat apmierināts ar ierobežotāko kvadkopteri.

Mēs esam iekļāvuši arī visus soļus, ko veicām ceļā uz autonomāku kvadropteri. Ja jūtaties ērti, iedziļinoties Arduino, vai jums jau ir liela Arduino pieredze un vēlaties mūsu pieturas punktu izmantot kā sākumpunktu savai izpētei, tad šī pamācība ir paredzēta arī jums.

Šis ir lielisks projekts, lai uzzinātu kaut ko par Arduino veidošanu un kodēšanu neatkarīgi no jūsu pieredzes. Turklāt jūs, cerams, dosities prom ar dronu.

Uzstādīšana ir šāda:

Materiālu sarakstā abiem mērķiem ir nepieciešamas daļas bez zvaigznītes.

Daļas ar vienu zvaigznīti ir nepieciešamas tikai nepabeigtam autonomiskāka kvadroptera projektam.

Daļas ar divām zvaigznītēm ir nepieciešamas tikai ierobežotākajam kvadkopteram.

Abiem projektiem kopīgajiem soļiem pēc nosaukuma nav marķiera

Darbībām, kas nepieciešamas tikai ierobežotākam neautonomam kvadropterim, pēc nosaukuma ir “(Uno)”.

Darbībām, kas nepieciešamas tikai nepabeigtajam autonomajam kvadrokopteram, pēc nosaukuma ir “(Mega)”.

Lai izveidotu uz Uno balstītu četrstūri, rīkojieties secīgi, izlaižot visas darbības ar "(Mega)" pēc nosaukuma.

Lai strādātu ar kvadraciklu, kura pamatā ir mega, izpildiet darbības secībā, izlaižot visas darbības ar "(Uno)" pēc nosaukuma.

1. darbība: apkopojiet materiālus

Sastāvdaļas:

1) Viens kvadroptera rāmis (precīzam rāmim, visticamāk, nav nozīmes) (15 ASV dolāri)

2) Četri 2830, 900 kV bezsuku motori (vai līdzīgi) un četri montāžas piederumu komplekti (4x 6 USD + 4x 4 USD = kopā 40 USD)

3) Četri 20A UBEC ESC (4x 10 USD = kopā 40 USD)

4) Viena barošanas sadales plate (ar XT-60 savienojumu) (20 ASV dolāri)

5) Viens 3s, 3000-5000mAh LiPo akumulators ar XT-60 savienojumu (3000mAh atbilst aptuveni 20 min lidojuma laikam) (25 USD)

6) Daudz dzenskrūves (tās ļoti salūst) (10 USD)

7) Viena Arduino Mega 2560* (40 ASV dolāri)

8) Viens Arduino Uno R3 (20 ASV dolāri)

9) Otrais Arduino Uno R3 ** (20 ASV dolāri)

10) Viens Arduino Ultimate GPS vairogs (jums nav nepieciešams vairogs, bet, izmantojot citu GPS, būs nepieciešama cita elektroinstalācija) (45 ASV dolāri)

11) Divi bezvadu raiduztvērēji HC-12 (2x 5 USD = 10 USD)

12) Viens MPU-6050, 6DOF (brīvības pakāpe) žiroskops/akselerometrs (5 ASV dolāri)

13) Viens Turnigy 9x 2,4 GHz, 9 kanālu raidītāja/uztvērēja pāris (70 ASV dolāri)

14) Arduino sieviešu (sakraujamas) galvenes (20 ASV dolāri)

15) LiPo Battery Balance lādētājs (un 12V līdzstrāvas adapteris, nav iekļauts komplektā) (20 ASV dolāri)

17) USB A līdz B vīriešu un vīriešu adaptera vads (5 ASV dolāri)

17) Līmlente

18) Saraut caurules

Aprīkojums:

1) lodāmurs

2) lodēt

3) Plastmasas epoksīdsveķis

4) Šķiltavas

5) Stiepļu noņēmējs

6) sešstūra uzgriežņu atslēgu komplekts

Papildu komponenti reāllaika FPV (pirmās personas skatījums) video pārraidei:

1) Maza FPV kamera (šī saite uz diezgan lētu un sliktas kvalitātes kameru, kuru mēs izmantojām, jūs varat aizstāt labāku) (20 ASV dolāri)

2) 5,6 GHz video raidītāja/uztvērēja pāris (izmantoti 832 modeļi) (30 ASV dolāri)

3) 500 mAh, 3 s (11,1 V) LiPo akumulators (7 ASV dolāri) (mēs to izmantojām ar banānu kontaktdakšu, bet retrospektīvi iesakām izmantot saistīto akumulatoru, jo tam ir savienotājs, kas ir saderīgs ar TS832 raidītāju, un tāpēc tas netiek darīts” t nepieciešama lodēšana).

4) 2 1000mAh 2s (7,4V) LiPo akumulators vai līdzīgs (5 ASV dolāri). MAh skaits nav kritisks, ja vien tas pārsniedz 1000 mAh. Tas pats apgalvojums, kas minēts iepriekš, attiecas uz kontaktdakšas tipu vienai no divām baterijām. Otrs tiks izmantots monitora barošanai, tāpēc jums būs jālodē neatkarīgi no tā. Šim nolūkam, iespējams, vislabāk ir iegādāties vienu ar XT-60 kontaktdakšu (to mēs darījām). Šāda veida saite ir šeit: 1000mAh 2s (7,4V) LiPo ar XT-60 kontaktdakšu

5) LCD monitors (pēc izvēles) (15 USD). Varat arī izmantot AV-USB adapteri un DVD kopēšanas programmatūru, lai skatītu tos tieši klēpjdatorā. Tas arī dod iespēju ierakstīt video un fotoattēlus, nevis tikai apskatīt tos reāllaikā.

6) Ja esat iegādājies baterijas ar atšķirīgiem kontaktdakšām, iespējams, būs nepieciešami atbilstoši adapteri. Neatkarīgi no tā, iegādājieties adapteri, kas atbilst akumulatora kontaktdakšai, kas baro monitoru. Lūk, kur iegūt XT-60 adapterus

* = tikai progresīvākam projektam

** = tikai pamatprojektam

Izmaksas:

Ja sākat no nulles (bet ar lodāmuru utt.), Nav FPV sistēmas: ~ 370 USD

Ja jums jau ir RC raidītājs/uztvērējs, LiPo akumulatora lādētājs un LiPo akumulators: ~ 260 USD

FPV sistēmas izmaksas: 80 ASV dolāri

2. darbība: samontējiet rāmi

Šis solis ir diezgan vienkāršs, it īpaši, ja tiek izmantots tas pats iepriekš izgatavotais rāmis, kuru mēs izmantojām. Vienkārši izmantojiet komplektā iekļautās skrūves un salieciet rāmi kopā, kā parādīts attēlā, izmantojot rāmim atbilstošu sešstūra atslēgu vai skrūvgriezi. Pārliecinieties, ka vienas krāsas ieroči atrodas blakus viens otram (kā šajā attēlā), lai dronam būtu skaidra priekša un aizmugure. Turklāt pārliecinieties, ka apakšējās plāksnes garā daļa izceļas starp pretējās krāsas rokām. Tas kļūst svarīgi vēlāk.

3. darbība: uzstādiet motorus un pievienojiet escs

Tagad, kad rāmis ir samontēts, izņemiet četrus motorus un četrus stiprinājuma piederumus. Motoru un stiprinājumu pieskrūvēšanai varat izmantot vai nu skrūves, kas iekļautas stiprinājumu komplektos, vai skrūves, kas palikušas pāri no kvadkoptera rāmja. Ja iegādājaties stiprinājumus, ar kuriem esam saistīti, jūs saņemsiet divus papildu komponentus, kas parādīti iepriekš. Mums ir bijusi laba motora veiktspēja bez šīm detaļām, tāpēc mēs tos atstājām, lai samazinātu svaru.

Kad motori ir ieskrūvēti, epoksīda veidā sadaliet barošanas sadales plāksni (PDB) kvadkoptera rāmja augšējās plāksnes augšpusē. Pārliecinieties, ka esat to novietojis tā, lai akumulatora savienotājs būtu vērsts starp dažādu krāsu rokturiem (paralēli vienai no apakšējās plāksnes garajām daļām), kā parādīts attēlā iepriekš.

Jums vajadzētu būt arī četriem dzenskrūves konusiem ar iekšējām vītnēm. Pagaidām nolieciet tos malā.

Tagad izņemiet savus ESC. Vienā pusē būs divi vadi, viens sarkans un viens melns. Katrai no četrām ESC ievietojiet sarkano vadu PBP pozitīvajā savienotājā un melno - negatīvajā. Ņemiet vērā: ja izmantojat citu PBP, šim solim var būt nepieciešama lodēšana. Tagad pievienojiet katru no trim vadiem, kas nāk no katra motora. Šajā brīdī nav nozīmes tam, kuru ESC vadu ar kādu motora vadu pieslēgt (ja vien visus ESC vadus savienojat ar vienu un to pašu motoru!) Vēlāk labosit jebkuru atpakaļejošu polaritāti. Tas nav bīstami, ja vadi tiek apgriezti otrādi; tā rezultātā motors griežas tikai atpakaļ.

4. solis: sagatavojiet Arduino un vairogu

Piezīme pirms darba uzsākšanas

Pirmkārt, jūs varat izvēlēties lodēt visus vadus tieši kopā. Tomēr mēs uzskatījām, ka ir nenovērtējami izmantot tapu galvenes, jo tās nodrošina daudz elastības problēmu novēršanai un projekta pielāgošanai. Tālāk ir aprakstīts tas, ko mēs darījām (un iesakām darīt citiem).

Sagatavojiet Arduino un vairogu

Izņemiet savu Arduino Mega (vai Uno, ja veicat autonomu četrinieku), GPS vairogu un sakraujamas galvenes. Lodējiet sakraujamo galviņu vīrišķo galu vietā uz GPS vairoga, tapas rindās paralēli iepriekš lodētiem tapām, kā parādīts iepriekš redzamajā attēlā. Lodēt arī saliekamās galvenēs uz tapas rindas ar apzīmējumu 3V, CD,… RX. Izmantojiet stiepļu griezēju, lai noņemtu lieko garumu uz tapām, kas izvirzītas apakšā. Visās šajās sakraujamās galvenēs ievietojiet galvenes vīriešiem ar saliektām virsmām. Tieši pie tiem lodēsit vadus pārējām sastāvdaļām.

Pievienojiet GPS vairogu augšpusē, pārliecinoties, ka tapas sakrīt ar Arduino (Mega vai Uno) tapām. Ņemiet vērā, ka, izmantojot Mega, daudz Arduino joprojām būs pakļauts pēc vairoga ievietošanas.

Novietojiet elektrisko lenti Arduino apakšā, aptverot visus atklātos tapas lodmetālus, lai novērstu īssavienojumu, jo Arduino balstās uz PBP.

5. darbība: savienojiet komponentus un ievietojiet akumulatoru (atvienojiet)

Iepriekš minētā shēma ir gandrīz identiska Joop Brooking veidotajai shēmai, jo mēs lielā mērā balstījāmies uz viņa dizainu.

*Ņemiet vērā, ka šajā shēmā tiek pieņemts, ka GPS vairogs ir pareizi uzstādīts, un tādēļ šajā shēmā GPS nav redzams.

Iepriekš minētā shēma tika sagatavota, izmantojot Fritzing programmatūru, kas ir ļoti ieteicama, jo īpaši shēmām, kas saistītas ar Arduino. Mēs galvenokārt izmantojām vispārīgas daļas, kuras var elastīgi rediģēt, jo mūsu daļas parasti nebija Fritzinga iekļauto daļu bibliotēkā.

-Pārliecinieties, vai GPS vairoga slēdzis ir pārslēgts uz "Tiešā rakstīšana".

-Tagad pievienojiet visas sastāvdaļas saskaņā ar iepriekš minēto shēmu (izņemot akumulatoru!) (Svarīga piezīme par GPS datu vadiem zemāk).

-Ņemiet vērā, ka ESC jau esat pievienojis motoriem un PBP, tāpēc šī shēmas daļa ir pabeigta.

-Turklāt ņemiet vērā, ka GPS dati (dzeltenie vadi) nāk no 0 un 1 tapām Arduino (nevis atsevišķās Tx un Rx tapas GPS). Tas ir tāpēc, ka konfigurēts kā “Direct Write” (skat. Zemāk), GPS izvada tieši uz uno aparatūras sērijas portiem (0 un 1 tapas). Visspilgtāk tas ir parādīts pilnīgas elektroinstalācijas otrajā attēlā.

-Pieslēdzot RC uztvērēju, skatiet iepriekš redzamo attēlu. Ievērojiet, ka datu vadi nonāk augšējā rindā, bet Vin un Gnd atrodas attiecīgi otrajā un trešajā rindā (un otrajā līdz vistālākajā tapu kolonnā).

-Lai veiktu vadu savienošanu ar uztvērēju HC-12, RC uztvērēju un 5Vout no PBP uz Vin no Arduino, mēs izmantojām sakraujamas galvenes, savukārt žiroskopam mēs pielodējām vadus tieši pie tāfeles un izmantojot termiski saraušanās caurules. lodēt. Jūs varat izvēlēties vai nu kādu no komponentiem, tomēr ieteicams lodēt tieši pie žiroskopa, jo tas ietaupa vietu, kas atvieglo mazās daļas uzstādīšanu. Galvenes izmantošana ir nedaudz vairāk darba priekšā, taču nodrošina lielāku elastību. Lodēšanas vadi tieši ir drošāks savienojums ilgtermiņā, tomēr tas nozīmē, ka izmantot šo komponentu citā projektā ir grūtāk. Ņemiet vērā: ja esat izmantojis galvenes uz GPS vairoga, jums joprojām ir pienācīga elastība neatkarīgi no tā, ko darāt. Galvenais ir pārliecināties, ka GPS datu vadus GPS 0 un 1 tapās ir viegli noņemt un nomainīt.

Projekta beigās mēs nevarējām izveidot labu metodi visu mūsu komponentu piestiprināšanai pie rāmja. Sakarā ar mūsu klases laika spiedienu, mūsu risinājumi parasti bija saistīti ar divpusēju putuplasta lenti, līmlenti, elektrisko lenti un rāvējslēdzējiem. Mēs ļoti iesakām veltīt vairāk laika stabilu montāžas konstrukciju projektēšanai, ja plānojat, ka tas ir ilgtermiņa projekts. Paturot prātā, ka, ja vēlaties izveidot ātru prototipu, lūdzu, sekojiet mūsu procesam. Tomēr pārliecinieties, ka žiroskops ir droši uzstādīts. Tas ir vienīgais veids, kā Arduino zina, ko dara kvadrokopters, tāpēc, ja tas pārvietojas lidojuma laikā, jums būs problēmas.

Kad viss ir pievienots un savests, paņemiet LiPo akumulatoru un pabīdiet to starp rāmja augšējo un apakšējo plāksni. Pārliecinieties, vai tā savienotājs ir vērsts tajā pašā virzienā kā PBP savienotājs, un vai tie faktiski var izveidot savienojumu. Mēs izmantojām līmlenti, lai noturētu akumulatoru vietā (velcro lente arī darbojas, bet ir kaitinošāka nekā līmlente). Līmlente darbojas labi, jo var viegli nomainīt akumulatoru vai noņemt to uzlādēšanai. Tomēr jums ir jābūt pārliecinātam, ka akumulatoru pielīmējat stingri, it kā akumulators lidojuma laikā kustētos, tas varētu nopietni izjaukt drona līdzsvaru. Vēl nepievienojiet akumulatoru PBP.

6. darbība: savienojiet komponentus un ievietojiet akumulatoru (mega)

Iepriekš minētā shēma tika sagatavota, izmantojot Fritzing programmatūru, kas ir ļoti ieteicama, īpaši shēmām, kas saistītas ar arduino. Mēs galvenokārt izmantojām vispārīgas detaļas, jo mūsu daļas parasti nebija Fritzinga iekļauto daļu bibliotēkā.

-Ņemiet vērā, ka šajā shēmā tiek pieņemts pareizi uzstādīts GPS vairogs, un tāpēc šajā shēmā GPS nav redzams.

-Pārslēdziet Mega 2560 slēdzi uz "Soft Serial".

-Tagad pievienojiet visas sastāvdaļas saskaņā ar iepriekš minēto shēmu (izņemot akumulatoru!)

-Ņemiet vērā, ka ESC jau esat pievienojis motoriem un PBP, tāpēc šī shēmas daļa ir pabeigta.

-Džempera kabeļi no tapas 8 līdz Rx un tapas 7 līdz Tx ir tur, jo (atšķirībā no Uno, kuram tika izgatavots šis vairogs), mega nav universāla asinhronā uztvērēja-raidītāja (UART) uz 7. un 8. tapām, un tādējādi mums ir jāizmanto aparatūras sērijas tapas. Ir vairāk iemeslu, kāpēc mums ir vajadzīgas aparatūras sērijas tapas, kas tiks apspriestas vēlāk.

-Pieslēdzot RC uztvērēju, skatiet iepriekš redzamo attēlu. Ievērojiet, ka datu vadi nonāk augšējā rindā, bet Vin un Gnd atrodas attiecīgi otrajā un trešajā rindā (un otrajā līdz vistālākajā tapu kolonnā).

-Lai veiktu vadu savienošanu ar uztvērēju HC-12, RC uztvērēju un 5Vout no PBP uz Arduino Vin, mēs izmantojām sakraujamas galvenes, bet žiroskopam mēs tieši pielodējām vadus un izmantojot termiski saraušanās caurules ap lodēšanu. Jūs varat izvēlēties veikt kādu no komponentiem. Galvenes izmantošana ir nedaudz vairāk darba priekšā, taču nodrošina lielāku elastību. Lodēšanas vadi tieši ir drošāks savienojums ilgtermiņā, tomēr tas nozīmē, ka izmantot šo komponentu citā projektā ir grūtāk. Ņemiet vērā: ja esat izmantojis galvenes uz GPS vairoga, jums joprojām ir pienācīga elastība neatkarīgi no tā, ko darāt.

Projekta beigās mēs nevarējām izveidot labu metodi visu mūsu komponentu piestiprināšanai pie rāmja. Sakarā ar mūsu klases laika spiedienu, mūsu risinājumi parasti bija saistīti ar divpusēju putuplasta lenti, līmlenti, elektrisko lenti un rāvējslēdzējiem. Mēs ļoti iesakām veltīt vairāk laika stabilu montāžas konstrukciju projektēšanai, ja plānojat, ka tas ir ilgtermiņa projekts. Ņemot vērā visu iepriekš minēto, ja vēlaties tikai izveidot ātru prototipu, nekautrējieties sekot mūsu procesam. Tomēr pārliecinieties, ka žiroskops ir droši uzstādīts. Tas ir vienīgais veids, kā Arduino zina, ko dara kvadrokopters, tāpēc, ja tas pārvietojas lidojuma laikā, jums būs problēmas.

Kad viss ir savienots un savests, paņemiet LiPo akumulatoru un pabīdiet to starp rāmja augšējo un apakšējo plāksni. Pārliecinieties, vai tā savienotājs ir vērsts tajā pašā virzienā kā PBP savienotājs, un vai tie faktiski var izveidot savienojumu. Mēs izmantojām līmlenti, lai noturētu akumulatoru vietā (velcro lente arī darbojas, bet ir kaitinošāka nekā līmlente). Līmlente darbojas labi, jo var viegli nomainīt akumulatoru vai noņemt to uzlādēšanai. Tomēr jums ir jābūt pārliecinātam, ka akumulatoru pielīmējat stingri, it kā akumulators lidojuma laikā kustētos, tas varētu nopietni izjaukt drona līdzsvaru. Vēl nepievienojiet akumulatoru PBP.

7. solis: saistiet uztvērēju

Paņemiet RC uztvērēju un īslaicīgi pievienojiet to 5 V barošanas avotam (vai nu ieslēdzot Arduino ar USB vai 9 V barošanu, vai ar atsevišķu barošanas avotu. Vēl nepievienojiet LiPo Arduino). Paņemiet sasaistes tapu, kas tika piegādāta kopā ar RC uztvērēju, un novietojiet to uz uztvērēja BIND tapām. Alternatīvi, saīsiniet augšējās un apakšējās tapas kolonnā BIND, kā parādīts iepriekš redzamajā fotoattēlā. Uz uztvērēja ātri jāmirgo sarkanai gaismai. Tagad paņemiet kontrolieri un nospiediet pogu aizmugurē, kamēr tas ir izslēgts, kā parādīts iepriekš. Nospiežot pogu, ieslēdziet kontrolieri. Tagad uztvērēja mirgojošajai gaismai jākļūst nemainīgai. Uztvērējs ir iesiets. Noņemiet saistošo kabeli. Ja izmantojāt citu barošanas avotu, atkārtoti pievienojiet uztvērēju 5 V izejai no Arduino.

8. solis: (pēc izvēles) savienojiet vadu kopā un uzstādiet FPV kameru sistēmu

Vispirms pielodējiet XT-60 adapteri kopā ar monitora barošanas un zemējuma vadiem. Dažādos monitoros tie var atšķirties, taču jauda gandrīz vienmēr būs sarkana, zeme gandrīz vienmēr melna. Tagad ievietojiet adapteri ar pielodētiem vadiem 1000 mAh LiPo ar XT-60 kontaktdakšu. Monitoram jāieslēdzas ar (parasti) zilu fonu. Tas ir grūtākais solis!

Tagad pieskrūvējiet uztvērēja un raidītāja antenas.

Pievienojiet savu mazo 500mAh Lipo raidītājam. Labākais gals (tieši zem antenas) ir iezemēts (V_) no akumulatora, nākamais tapa pa kreisi ir V+. Viņi nāk trīs vadi, kas iet uz kameru. Jūsu kamerai jābūt komplektā ar trīs vienā kontaktdakšu, kas iekļaujas raidītājā. Pārliecinieties, ka vidū ir dzeltenais datu vads. Ja izmantojāt mūsu saistītās baterijas ar šim nolūkam paredzētiem kontaktdakšām, šim solim nevajadzētu būt nepieciešama lodēšana.

Visbeidzot, pievienojiet otru 1000 mAh akumulatoru ar uztvērēja komplektācijā iekļauto līdzstrāvas izejas vadu un, savukārt, pievienojiet to uztvērēja līdzstrāvas portam. Visbeidzot pievienojiet uztvērēja komplektācijā iekļautā AVin kabeļa melno galu pie uztvērēja AVin porta, bet otru (dzelteno, sieviešu) galu pie monitora AVin kabeļa dzeltenā vīriešu gala.

Šajā brīdī jums vajadzētu redzēt monitora skatu. Ja nevarat, pārliecinieties, vai gan uztvērējs, gan raidītājs ir ieslēgti (cipari ir jāredz to mazajos ekrānos) un ka tie atrodas vienā kanālā (abiem mēs izmantojām 11. kanālu un guvām labus panākumus). Turklāt jums, iespējams, būs jāmaina kanāls monitorā.

Uzstādiet komponentus uz rāmja.

Kad iestatīšana darbojas, atvienojiet baterijas, līdz esat gatavs lidot.

9. darbība: iestatiet GPS datu uztveršanu

Pievienojiet savu otro Arduino ar otro HC-12 uztvērēju, kā parādīts iepriekšējā shēmā, paturot prātā, ka iestatīšana tiks darbināta tikai tā, kā parādīts, ja tā ir pievienota datoram. Lejupielādējiet piegādāto uztvērēja kodu, atveriet seriālo monitoru līdz 9600 baudām.

Ja izmantojat pamata iestatījumus, jums vajadzētu sākt saņemt GPS teikumus, ja jūsu GPS vairogs ir barots un pareizi savienots ar citu HC-12 raiduztvērēju (un ja vairoga slēdzis ir pozīcijā "Tiešā rakstīšana").

Izmantojot Mega, pārliecinieties, vai slēdzis ir ieslēgts pozīcijā "Soft Serial".

10. darbība: veiciet iestatīšanas kodu (atsaukt)

Šis kods ir identisks tam, ko izmantoja Džoops Brokings savā Arduino kvadrokoptera apmācībā, un viņš ir pelnījis visu atzinību par tā rakstīšanu.

Kad akumulators ir atvienots, izmantojiet USB vadu, lai savienotu datoru ar Arduino, un augšupielādējiet pievienoto iestatīšanas kodu. Ieslēdziet RC raidītāju. Atveriet seriālo monitoru līdz 57600 baudiem un izpildiet norādījumus.

Bieži sastopamās kļūdas:

Ja kodu neizdodas augšupielādēt, pārliecinieties, ka 0 un 1 tapas ir atvienotas no UNO/GPS vairoga. Šis ir tas pats aparatūras ports, ko ierīce izmanto, lai sazinātos ar datoru, tāpēc tam jābūt brīvam.

Ja kods vienlaikus izlaiž vairākas darbības, pārbaudiet, vai jūsu GPS slēdzis ir ieslēgts "Tiešā rakstīšana".

Ja uztvērējs netiek atklāts, pārliecinieties, vai uz uztvērēja ir nepārtraukti (bet vāji) sarkana gaisma, kad raidītājs ir ieslēgts. Ja tā, pārbaudiet elektroinstalāciju.

Ja žiroskops netiek atklāts, tas var būt tāpēc, ka žiroskops ir bojāts vai ja jums ir cita veida žiroskops, nevis kods, kuram ir paredzēts rakstīt.

11. darbība: veiciet iestatīšanas kodu (mega)

Šis kods ir identisks tam, ko izmantoja Džoops Brokings savā Arduino kvadrokoptera apmācībā, un viņš ir pelnījis visu atzinību par tā rakstīšanu. Mēs vienkārši pielāgojām vadu Mega, lai uztvērēja ieejas atbilstu pareizajām Pin Change Interrupt tapām.

Kad akumulators ir atvienots, izmantojiet USB vadu, lai savienotu datoru ar Arduino, un augšupielādējiet pievienoto iestatīšanas kodu. Atveriet seriālo monitoru līdz 57600 baudiem un izpildiet norādījumus.

12. darbība: ESC kalibrēšana (Uno)

Atkal šis kods ir identisks Joop Brokking kodam. Visas izmaiņas tika veiktas, lai integrētu GPS un Arduino, un tās var atrast vēlāk, uzlabotā kvadkoptera konstrukcijas aprakstā.

Augšupielādējiet pievienoto ESC kalibrēšanas kodu. Sērijas monitorā ierakstiet burtu “r” un nospiediet atgriešanās taustiņu. Jums vajadzētu sākt redzēt reāllaika RC kontrollera vērtības. Pārbaudiet, vai tie atšķiras no 1000 līdz 2000 atkarībā no droseles, rites, pakāpiena un pagriešanās galējībām. Pēc tam uzrakstiet “a” un nospiediet atgriešanās taustiņu. Atlaidiet žiroskopa kalibrēšanu un pēc tam pārbaudiet, vai žiroskops reģistrē četrstūra kustību. Tagad atvienojiet arduino no datora, nospiediet droseļvārstu līdz galam uz augšu un pievienojiet akumulatoru. ESC vajadzētu ciklēt dažādas pīkstienu tonnas (bet tas var atšķirties atkarībā no ESC un tā programmaparatūras). Nospiediet droseļvārstu līdz galam. ESP vajadzētu izdot zemākus pīkstienus, pēc tam apklust. Atvienojiet akumulatoru.

Pēc izvēles jūs varat izmantot konusus, kas tika piegādāti kopā ar motora stiprinājuma piederumu komplektiem, lai cieši pieskrūvētu dzenskrūves. Pēc tam sērijveida monitorā ievadiet ciparus 1 - 4, lai attiecīgi ar mazāko jaudu ieslēgtu motorus 1 - 4. Programma reģistrēs kratīšanas apjomu rekvizītu nelīdzsvarotības dēļ. Jūs varat mēģināt to novērst, pievienojot nelielu daudzumu skotu lentes vienā vai otrā pusē. Mēs atklājām, ka bez šī soļa mēs varētu iegūt labu lidojumu, bet varbūt nedaudz mazāk efektīvi un skaļāk, nekā mēs būtu līdzsvarojuši butaforijas.

13. darbība: ESC kalibrēšana (mega)

Šis kods ir ļoti līdzīgs Brokinga kodam, tomēr mēs to (un atbilstošo vadu) pielāgojām darbam ar Mega.

Augšupielādējiet pievienoto ESC kalibrēšanas kodu. Sērijas monitorā ierakstiet burtu “r” un nospiediet atgriešanās taustiņu. Jums vajadzētu sākt redzēt reāllaika RC kontrollera vērtības. Pārbaudiet, vai tie atšķiras no 1000 līdz 2000 atkarībā no droseļvārsta, rites, pakāpiena un pagriešanās.

Pēc tam uzrakstiet “a” un nospiediet atgriešanās taustiņu. Atlaidiet žiroskopa kalibrēšanu un pēc tam pārbaudiet, vai žiroskops reģistrē četrstūra kustību.

Tagad atvienojiet arduino no datora, nospiediet droseļvārstu līdz galam uz augšu un pievienojiet akumulatoru. ESC vajadzētu raidīt trīs zemus pīkstienus, kam seko augsts pīkstiens (bet tas var atšķirties atkarībā no ESC un tā programmaparatūras). Nospiediet droseļvārstu līdz galam. Atvienojiet akumulatoru.

Izmaiņas, ko mēs veicām šajā kodā, bija pārslēgties no PORTD izmantošanas ESC tapām uz PORTA izmantošanu un pēc tam mainīt uz šiem portiem rakstītos baitus, lai mēs aktivizētu pareizās tapas, kā parādīts elektroinstalācijas shēmā. Šīs izmaiņas ir saistītas ar to, ka PORTD reģistra tapas neatrodas tajā pašā Mega vietā, kur atrodas Uno. Mēs neesam spējuši pilnībā pārbaudīt šo kodu, jo strādājām ar veco zīmola Mega, kas bija mūsu skolas veikalā. Tas nozīmēja, ka kāda iemesla dēļ ne visas PORTA reģistra tapas spēja pareizi aktivizēt ESC. Mums bija problēmas arī ar operatora vai vienāds ar (| =) izmantošanu dažos testa kodos. Mēs neesam pārliecināti, kāpēc tas radīja problēmas, rakstot baitus, lai iestatītu ESC tapu spriegumus, tāpēc mēs pēc iespējas mazāk mainījām Brūka kodu. Mēs domājam, ka šis kods ir ļoti tuvu funkcionālajam, taču jūsu nobraukums var atšķirties.

14. solis: lidojiet gaisā !! (Atcelt)

Un atkal šis trešais ģeniālā koda fragments ir Džoopa Brokinga darbs. Izmaiņas visos šajos trīs koda gabalos ir tikai mūsu mēģinājumā integrēt GPS datus Arduino.

Kad jūsu dzenskrūves ir stingri piestiprinātas pie rāmja un visas sastāvdaļas ir piesprādzētas, piestiprinātas ar lenti vai citādi piestiprinātas, ielādējiet lidojuma kontrollera kodu savam Arduino, pēc tam atvienojiet Arduino no datora.

Izņemiet kvadracopteri ārā, pievienojiet akumulatoru un ieslēdziet raidītāju. Pēc izvēles paņemiet līdzi klēpjdatoru, kas pievienots jūsu GPS uztveršanas iestatījumiem, kā arī video saņemšanas iestatījumus un monitoru. Ielādējiet raiduztvērēja kodu savā zemes Arduino, atveriet seriālo monitoru līdz 9600 baudām un skatieties, kā tiek ievadīti GPS dati.

Tagad jūs esat gatavs lidot. Nospiediet droseļvārstu uz leju un pagriezieties pa kreisi, lai ieslēgtu kvadrokopteri, un pēc tam uzmanīgi paceliet droseļvārstu, lai virzītos. Sāciet lidot zemu līdz zemei un virs mīkstām virsmām, piemēram, zālei, līdz jūtaties ērti.

Skatiet iegulto video, kurā mēs satraukti lidojam ar bezpilota lidaparātu, kad pirmo reizi varējām panākt, lai drons un GPS darbotos vienlaicīgi.

15. solis: lidojiet gaisā !! (Mega)

Saistībā ar mūsu ESC kalibrēšanas kodu Mega, mēs nekad nevarējām izveidot lidojuma kontrollera kodu šai plāksnei. Ja esat nonācis līdz šim punktam, tad es iedomājos, ka esat vismaz izklaidējies ar ESC kalibrēšanas kodu, lai tas darbotos Mega. Tāpēc, visticamāk, jums būs jāveic līdzīgas izmaiņas lidojuma kontroliera kodā, kā jūs veicāt pēdējā solī. Ja mūsu ESC kalibrēšanas kods Mega maģiski darbojas bez jebkādām izmaiņām, tad akciju kodam ir jāveic tikai dažas lietas, lai tas darbotos šajā solī. Vispirms jums būs jāiziet un jāaizstāj visi PORTD gadījumi ar PORTA. Tāpat neaizmirstiet mainīt DDRD uz DDRA. Pēc tam jums būs jāmaina visi PORTA reģistrā ierakstītie baiti, lai tie aktivizētu atbilstošās tapas. Lai to izdarītu, izmantojiet baitu B11000011, lai piespraudes iestatītu uz augstu, un B00111100, lai piespraudes iestatītu uz zemām. Lai veicas, un, lūdzu, dariet mums zināmu, vai esat veiksmīgi lidojis, izmantojot Mega!

16. solis. Kā mēs nonācām tur, kur mēs šobrīd atrodamies, izmantojot Mega dizainu

Šis projekts mums kā Arduino un elektronikas hobiju iesācējiem bija milzīga mācīšanās pieredze. Tāpēc, lai gan mēs iekļautu sāgu par visu, ar ko mēs saskārāmies, mēģinot GPS iespējot Joop Brokking kodu. Tā kā Brokinga kods ir tik pamatīgs un daudz sarežģītāks par visu, ko mēs rakstījām, mēs nolēmām to mainīt pēc iespējas mazāk. Mēs mēģinājām panākt, lai GPS vairogs nosūtītu datus uz Arduino un pēc tam liktu Arduino nosūtīt mums šo informāciju, izmantojot raidītāju HC12, nekādā veidā nemainot lidojuma kodu vai vadu. Apskatījuši mūsu Arduino Uno shēmas un vadus, lai noskaidrotu, kādas tapas ir pieejamas, mēs mainījām GPS raiduztvērēja kodu, ko izmantojām, lai apietu esošo dizainu. Tad mēs to pārbaudījām, lai pārliecinātos, ka viss darbojas. Šajā brīdī lietas šķita daudzsološas.

Nākamais solis bija integrēt tikko modificēto un pārbaudīto kodu ar Brokinga lidojuma kontrolieri. Tas nebija pārāk grūti, bet mēs ātri saskārāmies ar kļūdu. Brokking lidojumu kontrolieris paļaujas uz Arduino Wire un EEPROM bibliotēkām, kamēr mūsu GPS kods izmantoja gan programmatūras sērijas bibliotēku, gan Arduino GPS bibliotēku. Tā kā Wire Library atsaucas uz programmatūras sērijas bibliotēku, radās kļūda, kurā kods netika apkopots, jo bija “vairākas definīcijas _vector 3_”, lai ko tas nozīmētu. Iepazīstoties ar Google un izpētot bibliotēkas, mēs beidzot sapratām, ka šī bibliotēku konflikta dēļ nav iespējams izmantot šos koda gabalus kopā. Tātad, mēs meklējām alternatīvas.

Mēs sapratām, ka vienīgā bibliotēku kombinācija, kas mums neradīja kļūdu, bija standarta GPS bibliotēkas pārslēgšana uz neoGPS un pēc tam programmatūras sērijas izmantošana AltSoftSerial. Šī kombinācija darbojās, tomēr AltSoftSerial var darboties tikai ar īpašām tapām, kuras mūsu dizainā nebija pieejamas. Tas mūs noveda pie Mega izmantošanas. Arduino Megas ir vairāki aparatūras seriālie porti, kas nozīmēja, ka mēs varētu apiet šo bibliotēkas konfliktu, ja mums vispār nav jāatver programmatūras seriālie porti.

Tomēr, kad mēs sākām izmantot Mega, mēs ātri sapratām, ka tapas konfigurācija ir atšķirīga. Piespraudes Uno, kurām ir pārtraukumi, Mega ir atšķirīgas. Līdzīgi SDA un SCL tapas atradās dažādās vietās. Pēc katra Arduino tipa tapu diagrammu izpētīšanas un koda izsaukto reģistru atjaunošanas mēs varējām palaist lidojuma iestatīšanas kodu, veicot tikai minimālu pārinstalēšanu un bez programmatūras izmaiņām.

ESC kalibrēšanas kods ir vieta, kur mēs sākām saskarties ar problēmām. Mēs to iepriekš īsi pieskārāmies, bet pamatā kods izmanto tapu reģistrus, lai regulētu tapas, ko izmanto, lai kontrolētu ESC. Tas padara kodu grūtāk lasāmu nekā izmantojot standarta pinMode () funkciju; tomēr tas liek kodam darboties ātrāk un vienlaikus aktivizēt tapas. Tas ir svarīgi, jo lidojuma kods darbojas rūpīgi noteiktā laikā. Tā kā Arduinos ir atšķirīgas tapas, mēs nolēmām Mega porta reģistru A izmantot. Tomēr mūsu testēšanā ne visas tapas mums deva vienādu izejas spriegumu, kad tika teikts, ka tās darbojas augstu. Dažu tapu izeja bija aptuveni 4,90 V, bet citu - tuvāk 4,95 V. Acīmredzot mūsu esošās ESC ir nedaudz smalkas, un tāpēc tās darbotos pareizi tikai tad, ja mēs izmantojām tapas ar augstāku spriegumu. Tas lika mums mainīt ierakstītos baitus, lai reģistrētu A, lai mēs runātu ar pareizajām tapām. Sīkāka informācija par to ir pieejama ESC kalibrēšanas sadaļā.

Tas ir apmēram tik tālu, cik mēs esam nonākuši šajā projekta daļā. Kad mēs devāmies pārbaudīt šo modificēto ESC kalibrēšanas kodu, kaut kas bija īss un mēs zaudējām sakarus ar mūsu Arduino. Mēs bijām ārkārtīgi neizpratnē par to, jo nebijām mainījuši nevienu vadu. Tas lika mums atkāpties un saprast, ka mums bija tikai pāris dienas, lai iegūtu lidojošu dronu pēc nedēļām ilgas mēģināšanas salikt kopā mūsu nesaderīgos gabalus. Tāpēc mēs atkāpāmies un izveidojām vienkāršāku projektu ar Uno. Tomēr mēs joprojām domājam, ka mūsu pieeja ir tuvu darbam ar Mega ar nedaudz vairāk laika.

Mūsu mērķis ir, lai šis šķēršļu skaidrojums mums būtu noderīgs, ja strādājat pie Brokking koda pārveidošanas. Mēs arī nekad neesam saņēmuši iespēju izmēģināt jebkādu autonomo vadības funkciju kodēšanu, pamatojoties uz GPS. Tas ir kaut kas, kas jums būs jāizprot pēc darba drona izveidošanas ar Mega. Tomēr no dažiem sākotnējiem Google pētījumiem šķiet, ka Kalmana filtra ieviešana var būt visstabilākais un precīzākais veids, kā noteikt pozīciju lidojuma laikā. Mēs iesakām nedaudz izpētīt, kā šis algoritms optimizē stāvokļa aprēķinus. Izņemot to, veiksmi un dariet mums zināmu, ja jūs sasniedzat tālāk, nekā mēs varējām!